黃民改，王華鮮

河南省工業(yè)學(xué)校機(jī)電系，河南鄭州 450011

微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等方面的要求。為了微電網(wǎng)能安全可靠的運(yùn)行必須對(duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)控。本文探討了PLC在微電網(wǎng)電流保護(hù)中的應(yīng)用。

1 微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)：包含了一組放射形饋線，饋線上分布著各式的負(fù)荷和分布式電源，在起始端有一個(gè)公共耦合點(diǎn)。

其中一些饋線帶有敏感負(fù)荷，為保證供電的可靠性，帶有各自的分布式電源。其余沒有重要負(fù)荷的則沒有設(shè)置本地電源。分布式電源是微電網(wǎng)中的電源，具有重要組成部分。

2 模擬量模塊的設(shè)置

傳感器測(cè)量的線電壓和線電流的瞬時(shí)值傳送給PLC的模擬量輸入模塊。我們?cè)O(shè)置傳感器只測(cè)量兩相線電壓和兩相線電流，第三相是根據(jù)平衡條件下三相電壓和三相電流之和為零計(jì)算出來的，選用由西門子公司生產(chǎn)的SM331有8個(gè)輸入點(diǎn)，量程卡選擇C位置對(duì)應(yīng)于4線制變送器電流輸入。測(cè)量型號(hào)選擇“4DMU”，測(cè)量范圍選擇0至20mA為單極性，量程為0至27648。其余4個(gè)沒有使用的通道選擇“取消激活”減少模塊的掃描時(shí)間。

關(guān)于測(cè)量精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間是成反比的關(guān)系，也就是精度越高轉(zhuǎn)換時(shí)間越長意味著系統(tǒng)響應(yīng)越慢，SM331采用積分式A/D轉(zhuǎn)換器，積分時(shí)間越長精度越高，快速性就越差。

3 計(jì)算有功和無功功率

傳感設(shè)備測(cè)量的值傳送給SM331模擬量輸入模塊，模塊的輸出值經(jīng)過計(jì)算才能對(duì)應(yīng)實(shí)際的物理量，需要找出被測(cè)物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系，轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖1所示。

圖 1 模擬量與轉(zhuǎn)換值的關(guān)系

其中傳感器的量程是-380至+380（V），它的輸出信號(hào)時(shí)4至20mA的電流信號(hào)。SM331將0至20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字0至27648，設(shè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N。

V就是實(shí)際的負(fù)荷電壓值,逆變電流的轉(zhuǎn)換公式和電壓一樣。通過數(shù)學(xué)運(yùn)算公式可等效為：

其中一項(xiàng)的電壓計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)如下所示：

轉(zhuǎn)換后實(shí)際的線電壓值vab存放在地址VD116中，vbc存放在VD216中，vca存放在VD316中。逆變電流值ia、ib和ic分別存放在地址VD416、VD516和VD616中?，F(xiàn)在的電壓和電流就可以進(jìn)行有功和無功功率的計(jì)算了。

在PLC中有功功率計(jì)算實(shí)現(xiàn)的程序如下：

總的有功功率存放在VD228中。

無功功率計(jì)算實(shí)現(xiàn)的程序在此略。計(jì)算后的無功功率存放在VD536中。

4 顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值

測(cè)量以及計(jì)算值可以在PLC中實(shí)現(xiàn)，但是PLC并不具備顯示的功能，要想直觀的看到實(shí)時(shí)值需要使用人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)。我們選用了RSView32進(jìn)行人機(jī)界面的組態(tài)。在RSView32開發(fā)界面中需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)趨勢(shì)，它以視圖方式表示實(shí)時(shí)或歷史記錄的標(biāo)記數(shù)值。標(biāo)記是本機(jī)內(nèi)存或設(shè)備里一個(gè)變量的邏輯名，其中從可編程邏輯控制器等外部資源中接受數(shù)據(jù)的標(biāo)記稱為設(shè)備標(biāo)記，我們需要8個(gè)標(biāo)記分別是三相的線電壓和線電流，以及有功功率和無功功率。這些標(biāo)記已經(jīng)在PLC中定義，可直接從PLC的地址中引入到RSView32標(biāo)記數(shù)據(jù)庫，標(biāo)記類型也是在PLC中以及定義過的。

點(diǎn)擊“標(biāo)記瀏覽器”中的“其他數(shù)據(jù)庫”會(huì)出現(xiàn)一個(gè)操作畫面，通過這個(gè)畫面的一些選項(xiàng)我們從外部資源選擇了8個(gè)設(shè)備標(biāo)記，在趨勢(shì)畫面運(yùn)行時(shí)就可以通過圖形觀測(cè)線電壓、線電流以及有功和無功功率了。但是，PLC傳送過來的是數(shù)字量離散值，需要設(shè)置掃描類型也就是采樣周期，每隔一個(gè)采樣周期采集一次數(shù)值，或者可以和PLC的采樣周期同步。這要根據(jù)具體的要求來定，我們選擇的是C類型。

5 結(jié)論

微電網(wǎng)的特性非常適合于我國的國情，在國家政策、資源儲(chǔ)備以及供電可靠性上，作為大電網(wǎng)的有效補(bǔ)充，顯現(xiàn)了很多有點(diǎn)，正在引起廣泛的關(guān)注。而PLC有著很強(qiáng)的通用性，編程簡(jiǎn)單、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，以及方便的于人機(jī)界面通信，可通過人機(jī)界面顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。但PLC的CPU掃描周期相對(duì)較長，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)中電力電子裝置的實(shí)時(shí)控制，這是以后需要改進(jìn)的方面。

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